氦、银、碲等元素或将在百年内消失?!解密150周年的元素周期表

氦、银、碲等元素或将在百年内消失?!解密150周年的元素周期表
2019年04月07日 11:30 PROCESS流程工业
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2019年是化学元素周期表问世150周年,联合国教科文组织近日在巴黎举行仪式,将2019年设为“国际化学元素周期表年”。那么,就跟流程君的脚步,探寻有趣而神秘的元素周期表~

2019年是化学元素周期表问世150周年,联合国教科文组织近日在巴黎举行仪式,将2019年设为“国际化学元素周期表年”。不久前,欧洲化学学会发布了一张“扭曲”的元素周期表,通过每种元素在周期表上所占面积等方式,展示出90种自然存在元素的稀缺程度。表格的每个区域都用颜色编码,以表示其脆弱性。

此举旨在提醒人们:有一些元素由于人类过度使用正面临消失的危险,可能“再过不到100年或者更短时间,我们就很难再获得它们”。

别再放氦气球了,最后都消散在太空里

氦本是宇宙中储量第二丰富的元素,但在地球上,大气中78%是氮气,21%是氧气,氦气属于稀有气体,和氖、氩、氪、氙、氡等加起来也只占0.5%左右。

而且,由于人类放飞了太多氦气球,剩下的氦可能只够再用几十年。

氢气球也可以飞很高啊,为啥用那么多氦气?氢气易燃易爆,比较危险。而氦气不仅密度小于空气,同样可以放飞,而且它是惰性气体,比较安全。所以许多气球都用氦气来填充。

通常,放飞的氦气球会把氦气直接释放到大气中,最终这些氦气将散逸到太空里,永远从地球上消失。因此,欧洲化学学会呼吁大家不要再放氦气球了。

另外,表上的橙色代表用量增大导致该元素消失的风险在上升;黄色代表含量有限,绿色意味着还有足够的资源,如氧(O)、氢(H)、铝(Al)和钙(Ca)等。

涂成黑色的有四种元素——锡(Sn)、钽(Ta)、钨(W)和金(Au),因为它们通常来自冲突中的矿物,也就是说,来自那些经常会因争夺所有权而爆发冲突的矿山。

硫化物听起来不妙,但硫对我们很重要

现在人们普遍重视食物的新鲜与天然,各种“绿色”和“生态”的字眼频现食品包装或广告。其实,我们的身体就是一座化学反应炉,人体有11种必需元素——氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷,硫、氯、钾和钙,与我们的健康息息相关。

比如,喝酒多了会犯困,那是因为酒精里的氯离子激活了大脑中让人犯困的神经元;浓密光泽的头发要归功于硫元素;要想骨骼强壮,光补钙不够,还要补充镁,因为钙、镁的比例失衡,骨密度会下降,还易引发心肌梗塞;眼药水的防腐剂通常选择硼,因为它不刺激眼角膜,却有抑制细菌繁殖的效果……

值得一提的还有硫。硫化物在很多人听来像是有毒,事实上也有道理:在矿井、沼泽、油井和天然气井这些地方,有着高浓度的硫化氢气体,身处这些地方意味着对生命有危险。

硫化物

但另一方面,硫对于人体又是不可或缺的“健康元素”:它是构成氨基酸的重要组成部分,也是构成细胞蛋白、组织液和各种辅酶的重要成分。

硫还有助于人体的新陈代谢,促进肠胃的消化吸收,增强人体的抵抗力等。硫存在于人体所有的细胞中,其中皮肤、指甲和毛发里的硫含量特别高。硫至少是3种维生素(即硫胺、泛酸和生物素)的组成部分,还能帮助维持皮肤、头发及指甲的健康与光泽。

需要注意的是,元素状态及硫酸化合物状态下的硫是无法被人体吸收利用的,只有有机化合物形态的硫物质如含硫氨基酸、辅酶A、维生素B1等,才能被利用。

氯、硫、磷、钙,人体四大常量元素

常量元素就是人体每天需要量在100毫克以上的元素,是人体摄入量较大的一类元素的统称。

首先是氯。人体内的氯以氯化合物存在,主要为氯化钾和氯化钠,它们可保持体液和电解质的平衡。人体中氯化物浓度最高的地方是脑脊髓液和胃中的消化液。

其次是硫,然后便是磷,磷是骨骼、牙齿及细胞膜的构成元素,正常成年人体内磷的总含量为500~900克,其中约有80%的磷存在于骨骼和牙齿中。磷的摄入对体内钙的平衡有重要影响。如果摄入过多的磷,身体对钙的吸收就会减少。

说到钙,可能是大众最熟悉的常量元素了,它是骨骼和牙齿的最重要组成成分,骨骼和牙齿中所含的钙约占人体含钙量的99%,剩下1%的钙则存在于血液中,不仅帮助凝血,而且对细胞的结构和功能也非常重要。

只要手机还能用,别为时髦忙着换

在这张“扭曲”的元素周期表上,红色区域代表该元素在100年内消失的风险非常大,其中包括氦(He)、银(Ag)、碲(Te)、镓(Ga)、锗(Ge)、锶(Sr)、钇(Y)、锌(Zn)、铟(in)、砷(As)、铪(Hf)和钽(Ta)等。这些元素的重要性不言而喻,其中不少都是国家发展尖端科技必不可少之物。

比如,氦被用来冷却核磁共振扫描仪中的磁铁,稀释深海潜水所需的氧气;核反应堆中重要的燃料棒使用铪;锶盐被添加到烟花和耀斑产生生动的红色;钇是照相机镜头的组成部分,使它们能耐受冲击和耐热,它也用于激光和合金;镓被用来制作高质量的镜子、发光二极管和太阳能电池。

智能手机的横空出世,极大地改变和影响了现代人类的生活方式。在90种自然存在的稀缺元素中,有31种带有智能手机的标志,表示手机设备的制造会用到它们。其中17种化学元素由于过度采矿,在未来100年内面临消失的威胁。

想不到吧,一台小小的手机,竟然会令这么多种化学元素被过度开采。

其中不得不提的一种元素就是铟(In)。1863年,德国化学家用光谱法研究闪锌矿,发现了新的元素铟。

铟是一种非常贴近我们生活的元素,我们所使用的手机,所看的电视、电脑,其屏幕上都有导电玻璃,最常用的导电玻璃就是含铟的ITO导电玻璃。

据了解,游离态的铟是一种银白色金属,其在地壳中分布少而稀散。欧洲化学学会会长科尔·汉米尔顿表示,如果人类按目前使用习惯,每隔几年就丢掉旧电脑和旧手机,铟可能很快就会面临枯竭。

“仅在英国,人们每个月就要换掉100万部智能手机(欧洲为1000万部,美国为1200万部)。如果我们按现有速度继续使用铟,它的储量只够再用20年。”他说,请尽量不要为了追求新款而频频更换你的智能手机,用久一点。

元素周期表还会扩充吗?

2015年12月30日,国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)正式确认4种人造元素:2004年发现的113号元素Nh、2003年发现的115号元素Mc、2010年发现的117号元素Ts和2006年发现的118号元素Og,元素周期表中第七周期被全部填满。

这也意味着,现有元素周期表中的118格全部被填满了。

元素周期表还会扩充吗?元素的发现究竟有没有尽头?

目前,科学家正在努力开展119号元素的合成。如果未来发现第119号和120号元素,它们将另起一行,展开全新的第八周期。按理论计算,第八周期应该有50种元素,其中7种主族元素,1种惰性元素,10种副族元素或过渡元素,还有32种超锕系元素。

无论元素周期表是否被发现,化学元素的规律还在那里,未曾改变。只是在这个规律的指导之下,我们可以对化学进行更系统性研究,取得更多突破~

“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖……”还记得中学化学元素周期表上这一串字符吗?一张神秘莫测的化学元素周期表,是许多人人生旅程的重要一站,承载着我们的少年时光。

元素周期表的发现

每个化学研究室的墙上都必备一张元素周期表,可以说这是化学研究历史上最重要的一份研究成果,没有之一。它的创建要归功于俄国化学家迪米特里·门捷列夫。

元素周期表,方方正正,排列井然有序,世间所有元素之间的规律是如此简单明了。但绘出这样一份简单的表格,背后是多少科学家数十年夜以继日的心血。

门捷列夫在先前多位科学家对各类化学元素不断研究发现的基础上,1869年3月份,他将当时已知的63种元素写在卡片上,并根据化学和物理性质将它们进行排列。把化学研究当作“打扑克”一样的游戏,这让多年从事化学研究的老专家们有一种“醍醐灌顶”的感觉。

科学往往就是这么“简单”而有趣。物理世界的电、磁场、力,它们之间的联系仅仅是几个简单的公式;同样,化学世界上百种元素,全被门捷列夫这一张周期表“安排得明明白白”:每一纵列元素化学性质相似,每一横列从左至右元素的反应规律依次递变。

元素周期表揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。它的发明,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展起了巨大推动作用。

门捷列夫的天才之处体现在他为元素周期表留出的空白之中。他意识到某些元素是缺失的,还有待被发现;有些元素的原子量不符合它的规律,结果证明是原来的测定有错误。先前的科学家只是将已知元素进行排列,只有门捷列夫为未知元素留出了空间。

更令人惊讶的是,他准确地预测了缺失元素的性质。就在门捷列夫发表他新编的化学元素周期表3年后,法国化学家布瓦博德明发现了新元素镓。在门捷列夫预言的“类铅”以后,他预言的11种元素一一被人找寻到。

他在元素周期表中,不仅预见到19世纪末化学元素的发现,甚至对20世纪发现的放射性元素,以及“二战”后出现的人工元素,也在周期表中预约定位。

150周年来临之际,元素周期表大家庭又增添了新成员,2016年增加了4种新元素:113号元素Nh(nihonium)、115号元素Mc(moscovium)、117号元素Ts(tennessine)和118号元素Og(oganesson)。这4种元素花了10年时间,而且通过全世界科学家的共同努力才最终获得确认。

无论元素周期表是否被发现,化学元素的规律还在那里,未曾改变。

只是在这个规律的指导之下,我们可以对化学进行更系统性研究,取得更多突破~

动漫人物版的化学元素你见过吗?↓

本文内容来源于人民网等公开信息,“流程工业”整理发布,转载请注明出处。

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